Google ClassroomGoogle Classroom
GeoGebraClasse GeoGebra
GeoGebra

Γ'Λυκ-Κεφ1 Μηχ Στερ-Προτεινόμενη Δραστηριότητα: Πειραματική μελέτη της Αρχής Διατήρησης της Στροφορμής 2

Auteur :Χρίστος Γεωργιάδης

ΔΕΕ 1.27: Διερευνούν πειραματικά την αρχή της διατήρησης της στροφορμής.

Σκοπός: Σκοπός του πειράματος είναι η επαλήθευση της αρχής διατήρησης της στροφορμής όταν δακτύλιος πέφτει ελεύθερα από μικρό ύψος πάνω σε δίσκο που περιστρέφεται. Προαπαιτούμενες γνώσεις: Οι έννοιες της γωνιακής ταχύτητας, της ροπής αδράνειας και της στροφορμής. Υλικά και όργανα: Για την εργαστηριακή άσκηση απαιτούνται τα εξής υλικά και όργανα: Δίσκος που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από κατακόρυφο άξονα χωρίς τριβή, δακτύλιος, ζυγαριά, χάρακας, διασύνδεση, ηλεκτρονικός υπολογιστής και ο αισθητήρας περιστροφικής κίνησης. (Στην άσκηση αυτή η εν λόγω εργαστηριακή διάταξη προσομοιώνεται μέσω της εφαρμογής Geogebra) Εισαγωγή: Στην πιο κάτω πειραματική διάταξη ο δίσκος μάζας Μ και ακτίνας R μπορεί να περιστρέφεται οριζόντια χωρίς τριβή γύρω από τον άξονα συμμετρίας του. Η ροπή αδράνειας δίσκου υπολογίζεται από τη σχέση . Αρχικά ο δακτύλιος μάζας m είναι ακίνητος ακριβώς πάνω από το δίσκο.

Ερώτηση 1:

Ποια είναι η σχέση που δίνει τη συνολική ροπή αδράνειας του συστήματος δίσκου – δακτυλίου, Ιολ;

Cochez votre réponse ici
  • A
  • B
  • C
  • D
Vérifier ma réponse (3)
Ο δακτύλιος αφήνεται να πέσει ελεύθερα πάνω στο δίσκο και να προσκολληθεί σ’ αυτόν, έχοντας τον ίδιο άξονα περιστροφής, καθώς αυτός περιστρέφεται.

Ερώτηση 2:

Αλλάζει η συνολική ροπή αδράνειας του συστήματος δίσκου – δακτυλίου σ’ αυτή την περίπτωση; Εξηγήστε την απάντηση σας.

Vérifier ma réponse

Ερώτηση 3:

Ποια μεγέθη χρειάζεται να γνωρίζουμε για να υπολογίσουμε τη στροφορμή του συστήματος δίσκου – δακτυλίου, αμέσως πριν και αμέσως μετά που θα αφήσουμε τον δακτύλιο να πέσει; Εισηγηθείτε ένα τρόπο για να τα μετρήσουμε.

Vérifier ma réponse

Ερώτηση 4:

Να γράψετε τη σχέση που δίνει τη στροφορμή του συστήματος δίσκου–δακτυλίου πριν και μετά την πτώση του δακτυλίου.

Vérifier ma réponse

Ερώτηση 5:

Με βάση τη θεωρία ισχύει η αρχή διατήρησης της στροφορμής σ’ αυτή την περίπτωση; Εξηγήστε.

Vérifier ma réponse

Διαδικασία εκτέλεσης του πειράματος

  1. Με τη βοήθεια της ζυγαριάς μετρούμε τη μάζα Μ του δίσκου και τη μάζα m του δακτυλίου.
  2. Με το χάρακα μετρούμε τη διάμετρο (δ) του περιστρεφόμενου δίσκου και υπολογίζουμε την ακτίνα του R.
  3. Με το χάρακα μετρούμε την εσωτερική (δ1) και την εξωτερική (δ2) διάμετρο του δακτυλίου και υπολογίζουμε την ακτίνες R1 και R2.

Συμπληρώνουμε τον παρακάτω πίνακα

Πίνακας 1

Μάζα δίσκουΜ=
Μάζα δακτυλίουm=
Διάμετρος δίσκουδ=
Ακτίνα δίσκουR=
Εσωτερική Διάμετρος δακτυλίου
Εξωτερική Διάμετρος δακτυλίου
Εσωτερική ακτίνα
Εξωτερική ακτίνα

Εκτέλεση πειράματος

  1. Πατάμε το κουμπί «Επανεκκίνηση» για να ξεκινήσει από την αρχή η καταγραφή των δεδομένων.
  2. Στο δεξί μέρος της οθόνης αρχίζει να εμφανίζεται η γραφική παράσταση ω-t.
  3. Διορθώνουμε τη θέση του δακτυλίου ώστε να είναι κοντά και στο κέντρο πάνω από τον περιστρεφόμενο δίσκο, προσέχοντας το κέντρο του δακτυλίου να συμπίπτει όσο γίνεται με το κέντρο του δίσκου: Επιλέγουμε το είδος του βέλους κάνοντας κλίκ στο σημείο που βρίσκεται στο κέντρο του δακτυλίου, είτε κατακόρυφα στη διεύθυνση Oz (βέλος πάνω-κάτω), είτε στο οριζόντιο επίπεδο (σταυρός από βέλη). Σύρουμε το σημείο στη διεύθυνση που έχουμε επιλέξει.
  4. Αφού καταγραφεί ένα τμήμα της γραφικής παράστασης, πατούμε στο κουμπί "Ρίξε δαχτύλιο" ώστε ο δακτύλιος να πέσει πάνω στον δίσκο.

Πειραματικές Μετρήσεις

Επεξεργασία δεδομένων

Από τη γραφική παράσταση καταγράφουμε τη γωνιακή ταχύτητα λίγο πριν πέσει ο δακτύλιος πάνω στο δίσκο και αμέσως μετά την πτώση. Υπολογίζουμε τη ροπή αδράνειας του δίσκου πριν την πτώση του δακτυλίου και τη ροπή αδράνειας του συστήματος δίσκου-δακτυλίου μετά την πτώση και συμπληρώνουμε τον παρακάτω πίνακα.



Πίνακας 2

Γωνιακή ταχύτητα λίγο πριν την πτώση ω1
Γωνιακή ταχύτητα αμέσως μετά την πτώση ω2
Ροπή αδράνειας δίσκου πριν την πτώση Ι1
Ροπή αδράνειας συστήματος μετά την πτώση Ι2
Στροφορμή δίσκου λίγο πριν την πτώση Lαρχ
Στροφορμή συστήματος λίγο μετά την πτώση Lτελ

Ερώτηση 6:

Να υπολογίσετε την ποσοστιαία μεταβολής της στροφορμής ως προς την αρχική στροφορμή.



Ερώτηση 7:

Να καταγράψετε τα συμπεράσματα σας σχετικά με το αν επαληθεύεται η αρχή διατήρησης της στροφορμής και να σχολιάσετε τυχόν σφάλματα στις μετρήσεις σας.

Vérifier ma réponse

Ερώτηση 8:

H κινητική ενέργεια λόγω περιστροφής, μπορεί να εκφραστεί ως . Να υπολογίσετε τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας του συστήματος.

Ερώτηση 9:

Πού οφείλεται αυτή η μεταβολή;

Vérifier ma réponse

Nouvelles ressources

Découvrir des ressources

Découvrir des Thèmes